Su 100 derece Celsius'ta kaynar. Benzer bir molekül olan hidrojen sülfür ise eksi 60 derecede kaynar. Aradaki fark hidrojen bağından kaynaklanır. Hidrojen bağı, oksijen, azot veya flor gibi oldukça elektronegatif bir atoma bağlı bir hidrojen atomu ile başka bir elektronegatif atom arasındaki zayıf bir çekimdir. Hidrojen kısmi pozitif yüke, diğer atom ise kısmi negatif yüke sahiptir. Bu çekim elektrostatiktir.

Hidrojen bağları, kovalent bağlardan daha zayıftır; kovalent bağların yüzlerce kilojoule/mol'üne kıyasla, yaklaşık 5 ila 30 kilojoule/mol enerjiye sahiptirler. Ancak sayıları çoktur ve topluca güçlüdürler. Suda, her molekül dört adede kadar hidrojen bağı oluşturabilir. Bu ağ yapısı, suyun yüksek kaynama noktasına, yüksek yüzey gerilimine ve yüksek ısı kapasitesine sahip olmasının nedenidir. Buzun yüzmesinin nedeni de budur; çünkü hidrojen bağlarıyla oluşan kafes yapısı, sıvı sudan daha az yoğundur.

Hidrojen bağları biyolojide hayati öneme sahiptir. DNA'nın iki ipliğini bir arada tutarlar. Proteinlerin ikincil yapısını stabilize ederek alfa sarmalları ve beta tabakaları oluştururlar. Enzimlerin substratlarına nasıl bağlandığını belirlerler. İlaçların çözünürlüğünü ve RNA'nın katlanmasını etkilerler. Hidrojen bağları olmadan, bildiğimiz anlamda yaşam var olamazdı.

Hidrojen bağları sadece bir merak konusu değil. Bunlar bir tasarım prensibidir. Kimyacılar bunları süpermoleküler yapılar oluşturmak, ilaçlar tasarlamak ve ayarlanabilir özelliklere sahip malzemeler yaratmak için kullanırlar. Bağ zayıftır, ancak etkileri derindir.